Eletromagnetismo aula 01. Maria Inês Castilho

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1 Eletromagnetismo aula 01 Maria Inês Castilho

2 Introdução ao eletromagnetismo Os primeiros registros sobre eletricidade, são de Tales de Mileto (600 a.c). O magnetismo era observado na magnetita. O eletromagnetismo, como ciência, teve vários pesquisadores. Dentre eles: Benjamin Franklin ( ) Charles Augustin de Coulomb ( ) Michael Faraday ( ) James Clerk Maxwell ( ) Robert Andrews Millikan( )

3 Uma rápida análise do átomo A massa do próton e a massa do neutron são praticamente iguais. No entanto, a massa do elétron é cerca de 2000 vezes menor que a do próton. Os elétrons têm relativa mobilidade na eletrosfera, enquanto os prótons estão restrito ao núcleo, junto dos nêutrons. Elétrons da última camada podem fugir da eletrosfera, do seu respectivo átomo de origem. Elétrons forasteiros podem se aproximar da última camada e fazer parte da mesma.

4 Carga elétrica Existem duas espécies de carga elétrica: a positiva e a negativa. Esta classificação vem da perda ou ganho de elétrons.

5 Carga elétrica Carga elétrica do próton e + = +1,6 x C Carga elétrica do elétron e = 1,6 x C Carga elétrica do nêutron 0 (zero) Carga elétrica de um corpo eletrizado Unidade de medida: Coulomb (C) Submúltiplos do Coulomb milicoulomb mc 10 3 C microcoulomb µc 10 6 C nanocoulomb nc 10 9 C picocoulomb pc C Q = n.e Um coulomb (1C) é a quantidade de carga elétrica que atravessa, em um segundo, a secção transversal de um condutor percorrido por uma corrente contínua de intensidade igual a um ampère (A).

6 Eletrostática Estuda o fenômeno produzido pelas cargas elétrica estacionárias e baseiase em dois princípios fundamentais: * Princípio da atração e repulsão: Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem. * Princípio da conservação das cargas elétricas A soma algébrica das cargas elétricas existentes em um sistema eletricamente isolado é constante. Se Q A = 3µC, Q B = 8µC e Q C = 0 estiverem colocados num sistema eletricamente isolado, podemos afirmar que: (ΣQ)antes = (ΣQ )depois = 5µC

7 Condutores e isolantes elétricos Condutores são materiais portadores de cargas elétricas com grande liberdade de movimentação. Todos os metais são bons condutores, sendo o ouro, a prata, o cobre, o alumínio exemplos desses materiais bons condutores elétricos. Isolantes ou dielétricos são as substâncias que não permitem ou dificultam a passagem de corrente elétrica. São exemplos o vidro, a borracha, o algodão, as resinas, a água pura, o enxofre, os plásticos. OBS.: Existem certos corpos que dependendo de certas condições, passam a ser isolantes ou condutores. Há ainda outras caracterizações como os semicondutores e os supercondutores. Pesquise sobre isso, para saber mais!

8 Processos de Eletrização 1. Eletrização por atrito Eletrização por atrito resulta em corpos eletrizados com cargas de sinais contrários. Série Triboelétrica Pele de coelho Vidro Cabelo humano Mica Lã Pele de gato Seda Algodão Âmbar Ebonite Poliester Isopor Plástico

9 Processos de Eletrização 2. Eletrização por indução neutro Fio + terra Q Q + Eletrização por indução resulta em corpos eletrizados com cargas de sinais contrários. A indução eletrostática ocorre porque as cargas existentes no condutor eletrizadopodem atrair ou repelir os elétrons livres do condutor neutro. O condutor eletrizado é chamado de indutor e o condutor neutro de induzido.

10 Processos de Eletrização 3. Eletrização por contato A A Q A B B B Q neutro Eletrização por contato resulta em corpos eletrizados com cargas de sinais iguais. A quantidade de carga elétrica existente em cada condutor no final do processo depende da forma e das dimensões dos mesmos. No casos de duas esferas de mesmo raio, a distribuição das cargas será igual (metade da original) nas duas esferas.

11 Lei de Coulomb A intensidade das forças (de atração ou repulsão) entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao módulo do produto das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. F=K Q 1 Q 2 d 2 K é a constante de proporcionalidade denominada constante elestrostática do meio. Para o vácuo, no SI, K vale: k=9 x 10 9 N m 2 C 2

12 Lei de Coulomb Exemplo: Duas cargas puntiformes, cujas cargas são respectivamente iguais a Q 1 =3 x 10 6 C e Q 2 = 18 x 10 4 C, estão no vácuo, a distância de 9 cm uma da outra. Defina se é força de atração ou repulsão e, em seguida, determine o valor dessa força. Dados: Q 1 =3 x 10 6 C Q 2 = 18 x 10 4 C d = 9 cm = 0,09 m = 9 x 10 2 m k =9 x 10 9 N m 2 F =? Resolução: 1 o ) As cargas têm sinais contrários. Logo, a força é de atração. 2 o ) F=K Q 1 Q 2 C 2 F=9 x x x 10 4 (9 x10 2 ) 2 d 2 F=6 x 10 3 N